Межклеточные контакты Внутриклеточные сигнальные системы Кафедра физиологии МБФ ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н. И. Пирогова Минздрава России Доцент Лысенко Н. Н. Москва 2013
Межклеточные контакты
Виды межклеточных контактов Адгезионные Функция: механическое сцепление клеток и стабилизация цитоскелета, придание упругости и поддержание усилия натяжения. Соединяют клетки одинакового типа. В их формировании принимают участие белки кадгерины и катенины. Замыкающие (плотные) Функция: формирование регулируемого барьера проницаемости в эпителии кишечника, почек, легких, эндотелии капилляров. С участием интегральных белков клаудина и окклюдина прошиваются мембраны соседних клеток. Коммуникационные (проводящие) Функция: обеспечивают передачу сигнала с одной клетки на другую. С участием коннексонов и нейромедиаторов.
Виды межклеточных контактов Адгезионные • промежуточный контакт • десмосома /полудесмосома Замыкающие (плотные) • простой или рыхлый контакт; • плотный замыкающий контакт Коммуникационные (проводящие) • щелевой контакт (нексус или gap-junction) • синапсы
Внутриклеточные сигнальные системы Лигандрецепторное взаимодействие
Терминология Лиганд (от лат. ligo — привязываю) – молекула, взаимодействующая с комплементарным участком определенной структуры. (Первичные посредники) Рецептор (от лат. recipere – получать) – молекула на поверхности клетки, способная распознавать и связывать специфические химические группировки, реагировать конформационными изменениями мембранных белков или передачей сигнала внутрь клетки. Конформация молекул (от лат. conformatio — форма, построение, расположение), геометрические формы, которые могут принимать молекулы органических соединений при вращении атомов вокруг простых связей при сохранении химического строения, длины связей и валентных углов.
Виды лигандов Гормоны – БАВ* вырабатываемые железами внутренней секреции и выделяемые ими непосредственно в кровь. Нейромедиаторы (нейротрансмиттеры) - БАВ, которые осуществляют передачу электрического импульса от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами и от нейронов к мышечной ткани. Аутокоиды - БАВ действуют на малом расстоянии (аутокринные и паракринные регуляторы). Например: гистамин, брадикинин, простагландины Цитокины - это особые вещества, выделяемые различными типами клеток, которые действуют на другие клетки, стимулируя или угнетая их функции. Например: интерлейкины, интерфероны и т. д. Синтетические вещества (в том числе **ЛВ) *БАВ - биологически активные вещества; **ЛВ – лекарственные вещества
Семейства и типы рецепторов, с которыми связываются лиганды 1)На клеточной мембране v. Лигандуправляемые ионные каналы v. Рецепторы, сопряженные с G-белками v. Каталитические ü сопряженные с ферментом ü с собственной ферментативной активностью 2)Внутриклеточные v. Цитоплазматические транспортные (взаимодействуют в т. ч. с геномом клетки) v. Ядерные v. Внутриклеточные ферменты (например, цитозольная аденилатциклаза) v. Связанные с другими внутриклеточными структурами 3)Внеклеточные
Лигандрецепторное взаимодействие
Ионотропные рецепторы – ионные каналы, на наружной поверхности которых имеются собственно рецепторы медиаторов Метаботропные рецепторы - поверхностные молекулярные рецепторы, которые передают внешний управляющий сигнал внутрь клетки, воздействуя на её метаболизм и влияют на состояние клетки опосредованно, а не прямо.
Метаботропные рецепторы - поверхностные молекулярные рецепторы, которые передают внешний управляющий сигнал внутрь клетки, воздействуя на её метаболизм и влияют на состояние клетки опосредованно, а не прямо. Система работы состоит из трех этапов: 1) рецепторный белок - связывается с лигандом; 2) G-белок - модифицирует и передает сигнал с рецепторного белка; 3) белок-эффектор - является ферментом и катализирует образование вторичного мессенджера
ИОНОТРОПНЫЙ РЕЦЕПТОР лиганд ион лиганд МЕТАБОТРОПНЫЙ РЕЦЕПТОР лиганд рецептор G-белок фермент Передача сигнала внутрь клетки Лиганд связывается с рецептором ионный канал открывается изменяется конформация рецептора ион движется через мембрану сигнал передается внутрь клетки
Что такое G-белки? v. Сигнальные G-белки - посредники при передаче сигналов от мембранных рецепторов к эффекторным белкам, которые вызывают конечный клеточный ответ. v. G-белки - белки, связывающие гуанозиновые нуклеотиды. v. G-белки ассоциированы с рецепторами, связаны с мембраной.
Цикл активации G-белка G-белок + ГТФ активный G-белок + ГДФ неактивный L G-белок
Что такое вторичные посредники? Вторичные посредники (мессенджеры) — сигнальные молекулы в цитоплазме, являются компонентами каскадов передачи сигнала в клетке, активируют эффекторные белки, которые опосредуют ответ клетки. Вторичные мессенджеры: ц. АМФ циклический Аденозинмонофосфат ц. ГМФ циклический Гуанозинмонофосфат Са 2+ ионы кальция ИФ 3 инозитолтрифосфат ДАГ диацилглицерол NO монооксид азота
Что такое протеинкиназы? Большая группа ферментов, объединенная под названием «протеинкиназы» . Катализируют перенос концевого остатка фосфата с АТФ на различные группы в структуре белка (фосфорилирование). Протеинкиназы разделены на пять больших классов в зависимости от того, на какие группы в структуре белка переносится остаток фосфата. Протеинфосфатазы участвуют в дефосфорилировании белков.
Протеинкиназы, как правило, состоят из двух субъединиц каталитической и регуляторной.
ОБЩАЯ СХЕМА ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА ВНУТРЬ КЛЕТКИ 1. Регуляторная молекула связывается с рецептором на мембране. 2. Комплекс Лиганд-Рецептор, активирует G-белок. 3. Мишенью активированного G-белка являются: • белок-фермент (Аденилатциклаза (АЦ), ц. ГМФ-фосфодиэстераза (ФДЭ), Фосфолипаза С (ФЛС), Фосфолипаза А 2 (ФЛА 2), Фосфолипаза D (ФЛD) • непосредственно белки Са 2+ или К+ каналов. 4. Внутриклеточный уровень ВМ снижается или возрастает. 5. Изменяется активность одной или нескольких зависимых протеинкиназ. 6. Изменяется уровень фосфорилирования фермента или ионного канала, активность канала. 7. Конечный ответ клетки.
Эффекты ц. АМФ-зависимой протеинкиназы Протеинкиназа А активируется под действием лиганда (гормона) и фосфорилирует эффекторные белки опосредующие ответ клетки. Например, ØПовышается синтез и секреция гормонов в различных эндокринных тканях и ответ эндокринных тканей на действие тропных гормонов (АКТГ, ТТГ и ФСГ). ØУвеличение проницаемости собирательных нефрона для воды под действием АДГ. трубочек ØМобилизация липидов и уменьшение запасов жира в жировой ткани под действием адреналина и др. ØИзменение функции ионных каналов на постсинаптической мембране нейронов и мышечных клеток при воздействии определенных нейромедиаторов.
Эффекты протеинкиназ С и G Протеинкиназа С участвует в передаче широкого набора внешних сигналов. Примеры эффекта. ØСокращение гладкой мускулатуры ØАгрегация тромбоцитов ØСинтез ДНК ØПреобразование в нервный сигнал, света, поступающего на фоторецепторы Протеинкиназа G, опосредует эффекты ц. ГМФ, который играет важную роль в регуляции Са 2+-гомеостаза в различных типах клеток, фосфорилируя белки, участвующие в обмене кальция. Например, ↑ц. ГМФ приводит к понижению концентрации Са 2+.
О взаимодействии Лиганда и Рецептора Блокировка - это способность ИК под действием веществ-блокаторов фиксировать какое-то одно своё состояние и не реагировать на обычные управляющие воздействия. В этом состоянии канал просто перестаёт давать ответы на управляющие воздействия. Блокировку вызывают вещества-блокаторы, которые могут называться антагонистами, блокаторами или литиками. Антагонисты - это вещества, препятствующие активирующему действию других веществ на ИК. Антагонисты способны хорошо связываться с рецепторным участком ИК, но не способны изменить состояние канала, вызвать его ответную реакцию. Получается блокада рецептора и вместе с ним - блокада ИК. Однако, антагонисты не обязательно вызывают полную блокаду рецептора и его ИК, они могут действовать более слабо и лишь ингибировать (угнетать) работу канала, но не прекращать её полностью.
Самостоятельное изучение Глава 4. п. п. 4. Лигандуправляемые ионные каналы Страницы 100 -117.
Скачать презентацию Межклеточные контакты Внутриклеточные сигнальные системы Кафедра физиологии МБФ
лекция ВМ 2013 ред для сайта.ppt